农林废弃物的热解技术有哪些？
1.生物质是植物光合作用直接或间接转化的产物。生物质能是指由生物质产生的能量。目前，作为能源的生物质主要是农林废弃物、城市和工业有机废弃物以及动物粪便。本文所指的生物质特指农林废弃物，即农林作物在收获和加工过程中产生的废料和垃圾，如秸秆(玉米秸秆、花生秸秆、棉花秸秆、高粱秸秆、豆类秸秆等。)、谷壳皮、山草、灌木枝、枯叶、藤蔓、木屑、谷壳、刨花、锯末等。，以及食品加工业排出的残渣，如蛋糕饼、锯末等。
我国每年产生15亿农林废弃物，其中农业废弃物资源分布广泛。仅农作物秸秆年产量就达7亿吨，可用作能源的秸秆约3.5亿吨，相当于1.8亿吨标准煤。薪炭林、林业和木材加工废弃物资源折合标准煤约3亿吨，相当于我国石化能源消耗的1/10。此外，一些油料作物是制备液体燃料的优质原料，如麻疯树、油菜籽、蓖麻、漆树、黄连木和甜高粱。预计到2020年，农林废弃物约为165438+6500万吨标准煤，可开采量约为8.3亿吨标准煤。此外，我国目前有5700 ~ 1000公顷适宜林地和荒漠荒地，还有1亿公顷边缘土地资源不适宜发展农业，发展森林生物质能潜力巨大。
虽然目前综合利用新开发的生物质资源的途径不少，有些途径利用率高，经济效益好，但消耗量小，不能从根本上解决农林废弃物资源的处理和利用问题。生物质作为一种能源，可以最大程度地回收农林废弃物资源。其产品不仅没有市场问题，而且可以替代传统燃料，缓解日益严重的能源危机，产生良好的社会、经济和环境效益。
2生物质能转化的机理和技术途径
生物质由纤维素、半纤维素、木质素等高聚物组成，它们的基本液化反应如下:根据热重分析，纤维素在325 K开始降解，随着温度的升高，降解加剧，在623~643 K降解为低分子碎片。降解过程如下:
而半纤维素具有支链结构，比纤维素更容易降解，其降解机理与纤维素相似。木质素结构单元通过醚键和C-C键连接，其结构比纤维素和半纤维素复杂得多。木质素的热化学液化反应首先是烷基醚键的裂解反应。木质素大分子首先在高温和氢供体溶剂存在下通过自由基反应断裂成低分子片段。基本反应如下:
通过上述过程，形成小分子片段，这些片段通过侧链C-O键、C-C键和芳环C-O键进一步断裂，形成低分子量化合物。以上是生物质降解为低分子的基本断裂反应。
快速热解是一个升温速率极快、停留时间极短、冷却迅速的过程，是一个瞬间过程。上述过程仍然适用于生物质的降解，但时间很短，可以近似为等温过程。从反应物和产物的角度来看，有以下过程:
经过大量的研究，Larfldt J等人根据反应动力学提出了四种热解模型:
通过计算预测了模式2和模式3的碳分数，模式1和模式4存在竞争反应，因此碳产量发生变化。在生产过程中，即使采用最佳的工艺参数，也不可能产生单一的产物，但通过调整参数，反应可以尽可能向所希望的产物发展。例如，当1模型中的温度在500℃左右时，可以通过极高的升温速率、较短的停留时间和快速冷却来提高K2值，且主要产物为焦油，因此1模型更适合快速热解。
目前生物质能的转化技术主要有三种:(1)生物质通过生化处理转化为富含能量的燃料。比如生物质(农作物秸秆、粪肥、有机废水等。)发酵产生沼气，糖和淀粉发酵产生酒精。中国在这方面的技术已经比较成熟，但在大规模处理生物质时会受到生物质种类和生物技术的限制。(2)生物质通过化学处理转化为高价值的化工产品。如生物质中的半纤维素在酸性介质中加热得到糠醛，稻壳用于生产白炭黑。(3)对生物质进行热化学处理，即在隔绝或少量氧气的条件下，将生物质热解，得到可燃气体、固体木炭和液体生物油，也称生物质热解(生物质热解)。一般来说，生物质热解分为低温慢速热解(
液体产品收率相对较高的快速热解技术最大的优势是其产品生物油易于储存和运输，且为工农业大宗消费品，产品规模和消费量不受地域限制。生物油不仅可以简单地替代传统燃料，还可以从中提取许多附加值更高的化学品。热解生物油通过热分解和集中发电的方式，可以通过内燃机、燃气轮机和蒸汽轮机发电。这些系统可以产生热量和能量，可以达到较高的系统效率，一般为35% ~ 45%，从而解决了发电所需的规模效益，大大减少了农林废弃物运输和储存成本高、占用空间大等问题。
3国内外生物质快速热解技术的研究现状
这项技术始于20世纪70年代末。到目前为止，为了降低快速热解的生产成本(粗略按等热值折算，2 t生物原油可转化为1t石化燃料，因此目前生产L油当量吨生物原油的成本远高于生产1t石化燃料的成本)，各国研究了各种反应器和工艺，尤其是欧美等发达国家。快速热解产生的液体燃料可以替代许多锅炉、发动机和涡轮机使用的燃料，还可以提取或衍生出一系列化学物质，如食品添加剂、树脂、药品等。由于这些优点，快速热解技术越来越受到重视，工艺开发也取得了很大进展。
在美国，循环流化床反应器和输送床反应器生产食品添加剂已投入商业运行，生产能力为1 ~ 2 t/h，欧洲大部分国家采用鼓泡流化床反应器，现在西班牙和英国已建成200 kg/h中试装置，意大利已建成500 kg/h示范装置。为了促进热解液化方面的学术交流和技术合作，1995在欧洲成立了PyNE组织，有18个成员国。2001，GASNET(欧洲生物质气化网络)成立，目前拥有20个成员国和8个工业单位。这些组织成立以来，在快速热解液化技术的开发和生物油的利用方面做了大量卓有成效的工作。
我国对生物质快速热解的研究相对薄弱，但近年来许多科研院所开展了这方面的工作。沈阳农业大学开展了国家科委八五重点项目“生物质热解液化技术”的研究工作，在生物质热解过程的实验和理论分析方面做了非常有效的工作。近年来，浙江大学、中科院化工冶金研究所、广州能源所、河北省环境科学研究院等单位也开展了生物质流化床或循环流化床液化实验。山东理工大学开发了等离子体快速加热生物质液化技术，用实验室设备液化玉米秸秆粉生产生物油，并对其成分进行了分析。
国外生物质能工作者致力于开发不同类型的快速热解反应器，以提高生物油的产率。由于反应器可以极大地影响化学反应体系的热量、动量和传质过程，所以设计合理的反应器可以改善反应体系中物料和温度的分布，从而提高化学反应的速度和程度。在实践中，国外开发的一些反应器具有非常高的生物油产率。国内工作人员重点探索通过控制温度、使用催化剂和寻找合适的材料来提高生物油的产量和质量。
在生物质快速热解生产液体燃料的过程中，反应器是核心部分，反应器类型和加热方式的选择很大程度上决定了产品的最终分布。因此，反应器类型和加热方式的选择是各种技术路线的关键环节。作为一项已有30多年发展历史的新工艺，在技术、产品和应用方面还存在诸多不足，尚未大规模应用。目前亟待解决的问题有:(1)鼓励技术和设备的发展和改进；(2)工业放大；(3)降低成本；(4)改善生物油的性能；(5)开发有价值的生物油副产品；(6)处理运输和使用过程中的环境卫生和安全。
生物质自混合下行循环流化床快速热解技术
山东科技大学化工学院清洁能源研究中心提出了生物质自混合下行循环流化床快速热解技术，处于实验研究阶段，一套200 ~ 300 kg/h的示范装置正在建设中。
农林废弃物经锤式破碎机破碎成合适的生物质颗粒，干燥后由烟气提升管提升，生物质颗粒经旋风分离器气固分离后进入上部料仓。自混合、加热和热解是在一个特殊的热解反应器顶部，通过螺旋进料器和由蝶阀控制下落的高温循环热载体快速实现的。在反应器提升管的下部，油气与半焦和热载体迅速分离。热解的油和气体通过冷凝器以获得液体产品和气体。半焦和循环热载体通过热风输送的回料阀进入焦化提升管燃烧加热，加热后的热载体通过旋风分离器。
与烟气分离后，进入专用热解反应器顶部，实现热载体的循环加热。预热空气后，烟气被引导至烟气提升管的底部，以提升和干燥生物质颗粒。
生物质自混合下行循环流化床快速热解工艺流程见图1。
其技术优点是:
(1)专有热解反应器为静态混合结构，无机械运动部件，可解决机械设备高温下焦渣磨损、设备运动部件易失效、工业放大困难等问题。
(2)专有热解反应器可以在没有载气的情况下，利用重力实现生物质颗粒和高温循环热载体的快速混合、快速加热和热解，提高液体产率和系统热效率。
(3)利用烟气余热干燥生物质颗粒，降低了生物油的含水量，提高了系统的热效率。
(4)反应器提升管下部的油气、半焦和热载体经过专门的快速分离装置，减少了高温热解油气的二次反应，提高了液体收率。
生物质自混合下行循环流化床快速热解新技术是根据我国农村农林废弃物分布困难的国情，利用先进技术开发的一种热效率高、投资少、操作方便的快速热解工艺。
热解工艺为充分实现农林作物资源的最大化利用，实现农业循环经济，增加农民收入，改善农村产业结构，改善农村能源短缺现状，解决因局部焚烧或随意倾倒剩余秸秆造成的大气污染、土壤矿化势加剧、火灾和交通事故等大量社会、经济和生态问题提供了技术支持和指导，对农业农村发展和缓解化石能源危机具有重要的现实意义。